Дополнительные поверхности нагрева
I ступень пароперегревателя
| Наименование | Обозна-чение | Единица величины | Расчётная формула или способ определения | Расчёт |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Диаметр труб | d/dвн | мм/мм | 32/24 | |
| Шаги между трубами | s1/s2 | мм/мм | 80/64 | |
| Число рядов по ходу газов | zг | шт | 10 | |
| Поверхность нагрева I ступени | Нр | м2 | 740 | |
| Живое сечение для прохода газов | Fг | м2 | 36,5 | |
| Живое сечение для прохода пара | Fп | м2 | 0,136 | |
| Энтальпия газов на входе | ||||
| Температура газов на входе | 743 | |||
| Энтальпия пара на входе | 2711 | |||
| Температура пара на входе | 353 | |||
| Энтальпия пара на выходе | 2931 | |||
| Температура пара на выходе | 388 | |||
| Тепловосприятие I ступени по балансу | ||||
| Энтальпия газов на выходе | ||||
| Температура газов на выходе | 631 | |||
| Средняя температура газов |
I ступень пароперегревателя (продолжение)
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Средняя скорость газов | Wг | |||
| Коэффициент теплоотдачи конвекцией | [1, номограмма 13] | |||
| Средняя температура пара | t | |||
| Средний удельный объем пара | Vср | [1, табл. XXV] | 0,0124 | |
| Средняя скорость пара | Wп | |||
| Коэффициент теплоотдачи от стенки к пару | [1, номограмма 15] | 1,04∙1900∙4,18=8290 | ||
| Температура загрязненной стенки | tз | |||
| Суммарная поглощательная способность трехатомных газов | P∙rп∙S | P∙rп∙S | 1∙0,282∙0,155=0,043 | |
| Суммарная оптическая толщина потока | k∙P∙S | [1, номограмма 3] | ||
| Коэффициент излучения факела | а | 0,151 | ||
| Коэффициент теплоотдачи излучением | [1, номограмма 19] | 0,151∙120∙4,1868=75 | ||
| Коэффициент теплоотдачи излучением с поправкой на излучение объема | ||||
| Коэффициент теплоотдачи от газов к стенке | 1(252+107)=360 |
I ступень пароперегревателя (окончание)
|
|
|
| Коэффициент теплопередачи | к | |||
| Температурный напор на входе газов | 743-388=355 | |||
| Температурный напор на выходе газов | 631-353=278 | |||
| Средний температурный напор | ||||
| Расчётная поверхность нагрева I ступени | Нрасч | м2 | ||
| Эффективная толщина излучающего слоя | S | м | 0,155 |
Дополнительные поверхности нагрева в I ступени пароперегревателя
Поворотная камера
|
|
|
| Наименование | Обозна-чение | Единица величины | Расчётная формула или способ определения | Расчёт |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Объем камеры | Vпк | м3 | 378 | |
| Площадь стен | Fст | м2 | 343 | |
| Эффективная толщина излучающего слоя | S | м | 3,97 |
Поворотная камера (окончание)
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Средняя скорость пара | Wп | |||
| Лучевосприни-мающие поверхности | м2 | 71 | ||
| Живое сечение для прохода пара | fп | м2 | 0,136 | |
| Средняя температура газов | 350 | |||
| Удельный объём пара | 0,011 | |||
| Суммарная поглощательная способность трехатомных газов | P∙rп∙S | 1∙0,282∙3,97=1,12 | ||
| Коэффициент ослабления лучей топочной средой | k | [1, номограмма 3] | ||
| Коэффициент загрязнения | 0,006 | |||
| Тепло, переданное излучением в камере | 90,01 |
При расчёте экономайзера можно оценить его балансовое тепловосприятие , кДж/кг (кДж/м3) по уравнению
, (1.77)
где – количество тепла, воспринимаемое на 1 кг (1м3) топлива лучевоспринимающими поверхностями топки, а также конвективное тепло (без излучения из топки), воспринятое фестоном (или подвесными трубами), котельными пучками, перегревателями [подставляются величины, полученные из балансовых уравнений (1.62) и (1.66)].
|
|
|
По (1.66) определяется (с помощью табл. 1.4 при соответствующем (по значению ).
Температура воды на выходе их экономайзера определяется по значению энтальпии воды на выходе и давлению в барабане.
При использовании поверхностного пароохладителя, включаемого до экономайзера, энтальпия воды на входе в экономайзер, кДж/кг,
(1.78)
где – расход продувочной воды, кг/ч, устанавливаемый в зависимости от качества питательной воды ().
Если принимается и находится массовая доля пара на выходе из экономайзера:
. (1.79)
Энтальпия газов за второй ступенью экономайзера при двухступенчатой компоновке может быть оценена из условия обеспечения надёжной работы верхней трубной доски второй ступени воздухоподогревателя (). По известной из расчёта предыдущей поверхности температуре газов на входе в экономайзер и найденной температуре газов на выходе с помощью (1.66) определяется тепловосприятие второй ступени экономайзера.
Первая ступень экономайзера рассчитывается по значению энтальпии газов и энтальпии воды на входе в ступень. Гидравлическое сопротивление экономайзеров котлов среднего давления принимается не более 8% давления в барабане.
|
|
|
При поверочном расчёте воздухоподогревателя известны входные энтальпии газов и воздуха . Тепловосприятие воздухоподогревателя может быть оценено с помощью формул (1.64) или (1.66) по предварительно принятым значениям температуры горячего воздуха или по величине энтальпии уходящих газов . Расчёт осуществляется методом последовательных приближений, что позволяет уточнить ранее принятые температуры уходящих газов и горячего воздуха .
В случае двухступенчатой компоновки расчёт второй ступени выполняют по известной температуре газов на входе и температуре воздуха на выходе . Можно оценить тепловосприятие этой ступени исходя из того, что температура подогретого воздуха после первой ступени или после всего воздухоподогревателя , оС:
(1.80)
Такая оценка позволяет более точно принять с помощью (1.66) значение температуры газов за второй ступенью воздухоподогревателя .
При расчёте первой ступени известны температура газов на входе и температура воздуха на входе . Расчёт промежуточной температуры подогретого воздуха (1.8) и тепловосприятия (1.64) облегчает предварительную оценку неизвестной температуры газов на выходе .
Расчёт тепловосприятия регенеративного вращающегося воздухоподогревателя (РВП) осуществляется также с использованием формул (1.64) и (1.66).
После завершения расчётной оценки тепловосприятия теплообменных поверхностей и неизвестных температур сред выполняется расчёт теплообмена в поверхностях (последовательность расчёта соответствует расположению поверхностей по ходу газа). При этом уточняются тепловосприятия поверхностей и температуры сред. Для расчёта используется уравнение теплообмена
, (1.81)
где – тепло, воспринятое рассчитываемой поверхностью от омывающих газов за счёт конвективного и лучистого теплообмена, отнесённое к 1 кг или 1м3 топлива, кДж/кг (кДж/м3); – расчётная поверхность нагрева, м2; k – коэффициент теплопередачи, отнесённый к расчётной поверхности, кДж/(); – усреднённый по всей теплообменной поверхности температурный напор, оС; – расчётный расход топлива, кг/ч [см. формулу (10-35)].
Расчётная поверхность для кипятильных пучков, фестона, подвесных труб, пароперегревателей и экономайзеров определяется как полная наружная поверхность, м2:
(1.82)
где – число труб в ряду и число рядов по ходу газов; l – длина труб, м.
Для трубчатого воздухоподогревателя расчётная поверхность, м2, подсчитывается по среднему диаметру :
(1.83)
где – полное число труб в воздухоподогревателя.
Для РВВ расчётной поверхностью является двусторонняя поверхность набивки.
Расчёт коэффициентов теплопередачи k для конвективных поверхностей нагрева следует вести по формулам, приведённым в таблице 1.11. Там же приведены формулы и номограммы, необходимые для расчёта значений коэффициентов теплоотдачи , коэффициентов загрязнения , и некоторые другие данные, используемые для расчёта коэффициентов теплопередачи.
В случае смешанного поперечно – продольного омывания гладкотрубных пучков труб коэффициент теплопередачи определяется раздельно для каждого участка по средним скоростям. Продольно омываемая часть рассчитывается с помощью коэффициента тепловой эффективности.
Общий коэффициент теплопередачи находится по формуле
. (1.84)
Для определения коэффициента теплоотдачи конвекцией необходимы значения скоростей сред, омывающих теплообменную поверхность, температуры потоков, их физические свойства, геометрические параметры теплообменных поверхностей и характер их омывания, а в отдельных случаях и температуры стенки поверхности.
Расчётная скорость дымовых газов, м/с,
(1.85)
Расчётная скорость воздуха, м/с,
(1.86)
где – см. (10-1), (10-2);
(1.87)
где – см. (1.29).
Расчётная скорость воды и пара, м/с,
(1.88)
где D и – расход среды, кг/ч, и её удельный объём, м3/кг.
Площади живого сечения для прохода сред, м2, могут быть приняты по конструктивным характеристикам рассчитываемых котлоагрегатов или найдены расчётным путём.
Для поперечно омываемых гладкотрубных пучков
(1.89)
где a и b – размеры газохода в расчётном сечении, м; z1 – число труб в ряду трубного пучка; d – наружный диаметр труб, м; l – длина труб, м (при наличии изогнутых труб – проекция труб на плоскость, перпендикулярную направлению движения газов).
При течении среды внутри труб
(1.90)
где z – число параллельно включённых труб; dв.н – внутренний диаметр труб, м.
При течении среды между трубами
(1.91)
где z – число труб в пучке.
Для газохода с переменным живым сечением и неизменяющимся характером омывания в расчёт вводится средняя площадь живого сечения, м2,
(1.92)
При разных входном и выходном сечениях пучка в случае плавного изменения сечения усреднение производится по формуле
(1.93)
При наличии газовых коридоров , шунтирующих газоход трубного пакета , среднее проходное сечение подсчитывается по их сечениям:
(1.94)
где – коэффициенты сопротивления газоходов; – средние температуры газов в них, оС.
При расхождении площадей сечений не более чем на 25 % можно производить арифметическое усреднение сечений.
Расчётная температура () определяется как полусумма температур входа и выхода из поверхности нагрева. Так, например, для температуры газов, оС, в формуле (1.85)
(1.95)
Однако при охлаждении газов в поверхности более чем на 300 оС
(1.96)
где t – средняя температура обогреваемой среды, оС; – усреднённый по поверхности температурный напор, оС.
При расчёте по приведённым в таблице 1.9 формулам и использовании номограмм необходимо, кроме значений , знать:
а) поперечный и продольный относительные шаги
(1.97)
(1.98)
где S1, S2 – поперечный и продольный шаги труб в пучке, м;
б) объёмные доли водяных паров (см. табл. 1.2).
Если пучок состоит из участков, отличающихся шагами или диаметрами труб, то определяют усреднённый по поверхности шаг или диаметр, м:
(1.99)
(1.100)
Если участки с шахматным (коридорным) расположением труб превышают 85% всей поверхности, коэффициент теплоотдачи рассчитывается как для шахматного (коридорного) пучка. В общем случае , кДж/(), вычисляется отдельно для каждой части (при средних значениях температуры и скорости в пучке), и полученные значения усредняются по формуле
(1.101)
Для пучка, частично омываемого продольным и частично поперечным током, коэффициент теплоотдачи рассчитывается путём усреднения величин, полученных для участков по средней для всей поверхности температуре и по средним скоростям на участках:
(1.102)
При включении в поверхность нескольких одинаково омываемых участков с разными живыми сечениями усредняется живое сечение по поверхности нагрева [см. формулу (1.92)].
При косом омывании пучков расчётная скорость газов вычисляется по сечению, проходящему через оси труб. Если при этом угол между осями труб и направлением потока меньше 80о, то к величине коэффициента теплоотдачи, рассчитанного по формуле для поперечного омывания коридорных пучков, вводится поправка в виде коэффициента, равного 1,07. Для шахматных пучков этот коэффициент равен единице.
Эквивалентный диаметр dэ при течении внутри труб равен внутреннему диаметру. При продольном омывании пучков труб эквивалентный диаметр, м, определяется из соотношения
(1.103)
где F – площадь живого сечения канала, м2, см. формулу (1.91); u – полный периметр омываемых поверхностей, м.
Для газохода прямоугольного сечения, заполненного трубами, которые ориентированы вдоль потока (конвективные пучки),
(1.104)
где a, b – поперечные размеры газохода в свету, м; z – количество труб в газоходе; d – наружный диаметр труб, м.
Для регенеративных воздухоподогревателей эквивалентный диаметр принимается равным: для интенсифицированной набивки 9,6∙10-3м; для неинтенсифицированной 7,8∙10-3м; для гладких листов холодной ступени 9,8∙10-3м.
Температура стенки поверхности нагрева при течении воды, пара равна температуре протекающих сред; для воздухоподогревателя – средней арифметической температуре сред:
. (1.105)
Для регенеративного воздухоподогревателя
(1.106)
где – доли поверхностей нагрева или живого сечения, омываемых соответственно газами и воздухом.
При эмалировании листов набивки холодной ступени регенеративного воздухоподогревателя значение коэффициента cнижается на 5%.
При определении коэффициента теплоотдачи излучением продуктов сгорания степень черноты потока газов определяется по (1.51), для чего подсчитывается суммарная оптическая толщина продуктов сгорания . Расчёт коэффициента ослабления лучей газовой средой ведут по (1.53), при этом .
Для незапылённого потока газов (продукты сгорания жидких и газообразных топлив) можно не учитывать при соевом и факельно-слоевом сжигании твёрдых топлив.
Эффективная толщина излучающего слоя , м, при излучении на ограждающие поверхности ограниченного со всех сторон газового объёма определяется по формуле (10-52), где в данном случае - объём излучающих газов, м3.
Для гладкотрубных пучков
. (1.107)
Для вторых (верхних) ступеней воздухоподогревателя
. (1.108)
Температура стенки при расчёте конвективных пароперегревателей при сжигании твёрдого и жидкого топлива принимается равной температуре наружного слоя золовых отложений на трубах :
(1.109)
здесь –средняя температура среды, оС; – коэффициент загрязнения, . При сжигании твёрдого топлива для пароперегревателей с шахматным пучком рассчитывается по формуле из табл. 1.9, для коридорных пучков . При сжигании мазута для коридорных и шахматных пучков ; – коэффициент теплоотдачи от стенки к пару, кДж / (), – см. рис. 1.12; –тепловосприятие поверхности нагрева от газов, кДж/кг (кДж/м3), – см. формулы (1.62); (1.66); – тепло, воспринятое поверхностью нагрева излучением из топки или из объёма перед поверхностью нагрева, кДж/кг (кДж/м3), – см. формулы (1.67), (1.68), (1.72); –расчётная поверхность нагрева, м2, – см. формулы (1.82), (1.83).
Для фестонов и экономайзеров температура загрязнённой стенки, оС, рассчитывается по формуле
(1.110)
Для фестонов, расположенных на выходе из топки, . Для одноступенчатых экономайзеров при , вторых ступеней экономайзеров при сжигании твёрдых и жидких топлив, а также древесины, при шахматном и коридорном расположении труб .
Для первых ступеней двухступенчатых экономайзеров и одноступенчатых при для шахматных и коридорных пучков при сжигании всех твёрдых и жидких топлив . При сжигании газа для всех поверхностей нагрева .
Для вторых ступеней воздухоподогревателя температура стенки принимается равной полусумме температур газов и воздуха.
Тепло, излучаемое газовым объёмом на настенные поверхности, пучки труб или отдельно стоящий ряд труб, , кДж/кг (кДж/м3), определяется:
(1.111)
где – коэффициент теплоотдачи излучением, определяемый по рис. 1.11 при средних значениях температуры газов в объёме , объёмной доли водяных паров , суммарной объёмной доли трёхатомных газов и концентрации золовых частиц ; – лучевоспринимающая поверхность
b – расстояние между осями крайних труб, м; l – освещённая длина экранов, м. При определении исключаются не закрытые трубами участки стен – площади сопл, лючков, клапанов и др).
Излучение газовых объёмов, расположенных перед конвективными пучками или между ними, может учитываться приближённо путём увеличения расчётного коэффициента теплоотдачи излучением пучка по следующей формуле:
(1.112)
где – глубина (по ходу газового пучка и газового объёма, м; – температура газов в объёме камеры (перед пакетом), К; А – коэффициент, равный
0,3 – при сжигании газа и мазута, 0,4 – каменного угля и антрацитового штыба, 0,5 – бурого угля, сланцев и фрезерного торфа.
Поправка , к величине коэффициента загрязнения
Таблица 1.12
| Наименование поверхности нагрева | Топливо, дающее сыпучие отложения ( в том числе АШ при | Анграцитовый штыб | Канско-ачинские угли*, сланцы** и фрезерный торф*** | |
| С дробеочисткой | Без дробеочистки | |||
| Шахматные пучки пароперегревателей | 0,003 | 0,003 | 0,005 | 0,004*** |
| Вторые ступени экономайзеров, одноступенчатые экономайзеры при | 0,002 | 0,002 | 0,005 | 0,003*** |
| Первые ступени экономайзеров, одноступенчатый экономайзер и другие поверхности при | 0 | 0 | 0,002 | 0 |
* – с дробеочисткой
** – без дробеочистки
*** – при сжигании ирша-бородиких углей с полуразомкнутой или разомкнутой системой пылеприготовления снижают на 0,002
Дата добавления: 2019-11-16; просмотров: 228; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!